一所农村中学常常因为不能及时给水塔注水而停水,科技小组的同学知道后,利用下图所示的器材设计了一个自动注水模拟装置.A为浮子(浮子及其连杆总重约15N),在浮子连杆的上端有一可移动金属触头B(其受重力可忽略不计),它可以分别将其上、下的两个固定触点连通.C为水塔上的圆桶形蓄水池;M为配有电动机的水泵(电泵);D
1、D
2为弹簧,E
1、E
2为衔铁,F
1、F
2为电磁铁线圈;K
1为最高水位限位开关K
2为最低水位限位开关K
3、K
4、K
5均为由电磁铁衔铁带动的触头开关.电磁铁F
1通电时,K
4接通,断电时,K
3接通.电磁铁F
2断电时,K
5接通.S
1、S
2为开关.
(1)请你按照下图所示的器材,连接一个可以实现自动注水的模拟电路,并说明自动注水的过程.
(2)要实现自动注水的要求,浮子的最小体积约为多大?(g=10N/kg)
(3)若设计要求每次自动注水需在10min内完成,需要知道或测量哪些物理量才能得到相匹配电泵的最小额定功率?请你用字母表示这些物理量,推导出电泵最小额定功率的表达式.在你的计算过程中,如果运用了近似条件,请说明.